Postup výroby:

Pro výrobu tvarově složité součásti byl vybrán a vytvořen model implantátu zubu. Zubních implantátů je v dnešní době nepřeberné množství a jejich nošení není ničím výjimečným. Jedná se o finančně náročnější variantu náhrady zubu, například oproti dostupnějšímu můstku či protéze. Ovšem není nutné broušení okolních zubů a trvanlivost se pohybuje v desítkách let. Implantáty jsou vytvářeny na specializovaných pracovištích.

Obrázek 6 Zubní implantát [13]

Jako materiál se používá převážně titan, může však být použit i zirkondioxid či plast typu PEEK.

Vyráběné implantáty bývají tvořené dvěma částmi a to samotným implantátem (šroubem) a korunkou.

Pro účel této práce byl model zubu zjednodušen na komplet šroub a korunka, celý zvětšen, aby bylo možné jej vyrobit s pomocí obráběcího centra Mazak Integrex 100-IV. Vznikl tím šroub s lichoběžníkovým závitem. Na začátku se navrhl implantát, který byl následně realizován pomocí CAD systému CATIA V5R19, jelikož program Edgecam, ve kterém se vytvářel postup pro obrábění, potřebuje jako vstupní informaci CAD data.

21

Obrázek 7 Prvotní nákres

Model byl během tvorby mnohokrát modifikován, aby jeho výroba byla z výrobního hlediska zajímavá a pro tuto práci dostatečně náročná na výrobu.

Obrázek 8 Tvorba a modifikace modelu, software CATIA V5R19

22 Výsledkem byl „šroub s lichoběžníkovým závitem“. Ten byl následně převeden do formátu STEP, který je již možné použít v programu Edgecam, kde již probíhala samotná tvorba obráběcího postupu.

Vstupní informace nemusí být vždy ve formátu STEP, Edgecam zvládne i jiné v závislosti na zakoupené licenci.

Obrázek 9 Výsledný model, software CATIA V5R19

Obrázek 10 Převedený model z CATIA VR19 do Edgecam

Poté se načetl vytvořený model do programu Edgecam a nastavilo se pracovní prostředí. Edgecam nabízí dvě základní části a těmi jsou KONSTRUKCE-DESIGN a TECHNOLOGIE, mezi jednotlivými částmi jde kdykoliv libovolně přepínat pomocí ikon v pravém horním rohu. Symbol tužky označuje KONSTRUKCI-DESIGN a TECHNOLOGII označuje symbol nástroje v upínači.

Obrázek 11 Ikony základního rozhraní program Edgecam

23 V části konstrukce byl nastaven souřadný systém pro soustružení, jelikož se jednalo o rotační součást.

Dále se jako polotovar zvolil válec průměru 22 mm a délky 57 mm.

Obrázek 12 Volba polotovaru, Edgecam

Byly rozpoznány veškeré útvary pro obrábění – jak pro soustružení, tak pro frézování, protože hlava

„šroubu“ obsahovala i plochy, jež bylo potřeba frézovat. Následovalo přepnutí do technologie, kde bylo potřeba vyplnit tabulku s názvem postupu a zvolit si postprocesor.

Obrázek 13 Zavedení obráběcího postupu, Edgecam

24 Dále následovala samotná tvorba programu obrábění. Ze zásobníku nástrojů se vybral vhodný soustružnický nůž a započala práce obrobením čela kvůli odstranění nerovností a otřepů polotovaru.

Později došlo k obrobení základního profilu.

Obrázek 14 Obrobení základního profilu, Edgecam

Následovala výměna nástroje za stopkovou frézu a obrobení nerotačního tvaru obvodu hlavy šroubu.

Obrázek 15 Frézování hlavy šroubu, Edgecam

Pro vznik závitu bylo nutné sestavit křivky šroubovice, z kterých se generovala dráha nástroje. Křivky vznikly z modelu obrobku, když byly jednotlivé segmenty modelu pomocí funkce Geometrie z okrajů a hran spojeny do jedné, která posloužila jako vodící prvek pro nástroj. Předpokládaná dráha nástroje, kdy měl být nástroj veden šroubovicí, a obrobení mělo proběhnout na jeden záběr spojitým pohybem, se nepodařilo realizovat. Místo toho se nástroj vracel, obrábění probíhalo po jednotlivých segmentech a v obou směrech. Tento problém se nepodařilo analyzovat a optimalizovat, což se projevilo na

25 prodloužení výrobního času. U kusové výroby pro tuto práci to nebyl takový nedostatek. Při výrobě většího množství kusů či sériové produkci by již bylo vhodné se tímto podrobněji zabývat. Například místo použití cyklu Operace popsat dráhu nástroje, tj. šroubovici, přímým napsáním souřadnic v NC kódu.

Obrázek 16 Frézování šroubovice pro závit, Edgecam

Obdobný postup byl zopakován při tvorbě zkosení profilu. I zde se opakoval problém nesouvislého obrábění po šroubovici, čímž byl navýšen výrobní čas implantátu.

Obrázek 17 Obrobený závit se zkosením, Edgecam

Zbývalo obrobek upíchnout upichovacím nožem a první strana byla hotova. Posléze se uložil STL model výrobku potřebný pro tvorbu dalšího pracovního postupu pro obrobení hlavy šroubu. Pro obrábění druhé strany bylo nutné založit nový postup. V prázdném okně Edgecam byl otevřen původní STEP soubor s modelem (kvůli geometrii) a ustaven do soustružnické roviny, poté se pomocí funkce Vložit STL model nahrál STL model a srovnal tak, aby se překrýval s geometrií STEP souboru. Takto

26 připravené modely posloužily jako polotovar pro obrábění druhé strany. Byla rozeznána geometrie obrábění a začal se vytvářet postup.

Obrázek 18 Sestavený STEP a STL soubor, Edgecam

Samozřejmostí bylo zarovnání čela na požadovaný rozměr, dále obrobení konečného vnějšího tvaru a nakonec pomocí vhodného nástroje vyfrézovat vnitřní profil hlavy.

Obrázek 19 Obrobený vnější profil, Edgecam

27

Obrázek 20 Obrobená hlava, Edgecam

Vše bylo odzkoušeno v simulaci, kterou nabízí Edgecam. Po simulaci byl vygenerován NC program, ve kterém byly provedeny nezbytné úpravy jako zadání správných čísel nástrojů dle nastavení na stroji. Následně se program přenesl do obráběcího centra Mazak Integrex 100-IV. Stroj bylo potřeba uvést do provozu, což obsahovalo zapnutí stroje, najetí do referenčního bodu, výběr vhodných nástrojů a jejich seřízení.

Obrázek 21 Seřizování nástroje, Mazak Integrex 100-IV

28 Pro první stranu byly použity soustružnické nože a tři frézy. Konkrétně nůž Coroturn pro soustružení, válcová stopková fréza o průměru 10 mm na obrábění hlavy, stopková fréza o průměru 2 mm, kterou byl vytvořen základ závitu a stopková fréza o průměru 6 mm a vrcholovém úhlu 90 stupňů, jež sloužila ke zkosení hran šroubovice. Pro upíchnutí obrobku to byl upichovací nůž se šířkou ostří 2 mm. Pro druhou stranu se použila kromě již zmíněného soustružnického nože kulová fréza průměru 2 mm na tvorbu prohlubně hlavy a válcová fréza o průměru 4 mm na frézování hrany hlavy šroubu.

Řezné podmínky byly nastaveny dle hodnot uvedených v tabulce Přehled řezných podmínek. Volba optimálního polotovaru a jeho upnutí do sklíčidla.

Tabulka 1 Přehled řezných podmínek

Obráběcí centrum umožňuje úpravu NC kódu přímo na stroji. Což se ukázalo jako velice užitečné, protože bylo nutné program optimalizovat. Bylo potřeba upravit přejetí nástroje mezi obráběním jednoho sražení závitu k druhému. Podle původního programu se měl nástroj přemístit v ose Y a Z a v ose X se držet v konstantní výšce.

29

Obrázek 22 NC program na obrazovce stroje

Ve skutečnosti ale nástroj držel konstantní výšku ke konkrétnímu bodu obrobku a tudíž v absolutním souřadném systému se pohyboval a došlo ke kolizi nástroje a obrobku. Do pracovního postupu bylo přidáno několik řádků kódu, ve kterých bylo definováno jakými pohyby a v kterých osách je nutné pohybovat nástrojem, aby se předešlo kolizi. Dále probíhalo obrábění bez komplikací. Pro obrobení druhé strany, tedy hlavy šroubu, bylo potřeba obrobek upnout do kleštiny, aby se nepoškodil závit.

Dále bylo nutné seřídit polohu osy C programu se správnou polohou obrobku. Toho bylo dosaženo pomocí úchylkoměru.

Obrázek 23 Seřizování osy C, obrobek v kleštině

Poté se spustil program pro obrobení druhé strany. Ten zahrnoval dotvoření vnějšího tvaru a frézování vnitřní prohlubně. Tím byla součást zhotovena.

30